(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯充填が可能な鋳造空間を形成する型構造物と、
この型構造物とは別途に設けられ、当該型構造物と接続して型構造物の鋳造空間に溶湯を供給するランナーと
を備え、
前記ランナーが分割可能な構造を有すると共に、前記型構造物が複数部材の組立構造を有し、かつ型構造物を構成する部材が鋳枠及び鋳型を含み、これらの部材のうちの鋳枠に囲われた鋳造空間内に載置される鋳型が崩壊性材料からなり、
該鋳枠に、該ランナーの開口に接続して溶湯を鋳造空間に導く開口部が形成され、
該鋳型が、鋳枠の開口部に対向する側に設けられた一方の開口と該開口とは反対側に設けられた他方の開口とに通じる貫通孔であって、ランナーの開口及び鋳枠の開口部から鋳造空間に向かう溶湯の一部を該貫通孔の一方の開口から案内し他方の開口から吐出することで当該鋳造空間内で溶湯を導く、貫通孔を有する
鋳造装置を用いて、鋳物を鋳造することを特徴とする鋳物の鋳造方法。
【請求項２】
溶湯充填が可能な鋳造空間を形成する型構造物と、
この型構造物とは別途に設けられ、当該型構造物と接続して型構造物の鋳造空間に溶湯を供給するランナーと
を備え、
前記ランナーが分割可能な構造を有すると共に、前記型構造物が複数部材の組立構造を有し、かつ型構造物を構成する部材が鋳枠及び鋳型を含み、これらの部材のうちの鋳枠に囲われた鋳造空間内に載置される鋳型が崩壊性材料からなり、
前記ランナーと接続する前記型構造物を複数個備える鋳造装置を用いて、同一鋳物を多数個同時に鋳造する際に、
鋳枠や鋳型の予熱温度、熱容量、熱伝導率、鋳型の密度、冷却条件から選ばれる鋳造条件のうちの一つ以上を、型構造物ごとに異なる鋳造条件で鋳造することを特徴とする鋳物の鋳造方法。
【請求項３】
溶湯充填が可能な鋳造空間を形成する型構造物と、
この型構造物とは別途に設けられ、当該型構造物に連結して型構造物の鋳造空間に溶湯を供給するランナーと
を備え、
前記ランナーが分割可能な構造を有すると共に、前記型構造物が複数部材の組立構造を有し、かつ型構造物を構成する部材が鋳枠及び鋳型を含み、これらの部材のうちの鋳枠に囲われた鋳造空間内に載置される鋳型が崩壊性材料からなり、
該鋳枠に、該ランナーの開口に接続して溶湯を鋳造空間に導く開口部が形成され、
該鋳型が、鋳枠の開口部に対向する側に設けられた一方の開口と該開口とは反対側に設けられた他方の開口とに通じる貫通孔であって、ランナーの開口及び鋳枠の開口部から鋳造空間に向かう溶湯の一部を該貫通孔の一方の開口から案内し他方の開口から吐出することで当該鋳造空間内で溶湯を導く、貫通孔を有することを特徴とする鋳物の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳物の鋳造方法及び鋳造装置に関するものである。より詳しくは、複数個の鋳物を一つのランナーを介して１回の鋳造で同時に鋳込む技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳造法において複数の鋳物を１回の鋳造で同時に鋳込む方法は広く採用されている。その一般的な方法は、複数の鋳物製品を鋳込む空洞部（キャビティー部）と、このキャビティー部の各々に溶湯を分配供給するランナー部とを、一つの型構造物としての鋳枠又は鋳型内に、連続して形成した鋳造装置により、そのランナー部から溶湯を複数のキャビティー部に供給するというものである。
【０００３】
このような複数鋳物を同時に鋳造する方法に関し、重力鋳造法用の金型及び金型鋳造構造がある（特許文献１）。また、ロストワックス鋳造法用のツリー状ワックス模型がある（特許文献２）。更に、ダイカスト鋳造法及び鋳造装置がある（特許文献３）。また、低圧鋳造法でも１回の鋳造で複数個の鋳物を鋳込むことは可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−０８４４４８号公報（図１）
【特許文献２】特開２００２−０４５９４３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開２００８−２９６２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにランナー部及びキャビティー部が、一つの型構造物（鋳型、鋳枠）内に形成されている鋳造装置を用いた鋳造方法では、次のような問題があった。
【０００６】
一つの型構造物内に、ランナー部及びキャビティー部を作りこむ必要があるため、製造しようとする鋳物の形状等、鋳物の種類毎に、ランナー部を含む新たな型構造物を製作する必要があった。
【０００７】
また、一つの型構造物内に、特定の個数のキャビティー部が存在するため、鋳造したい鋳物の個数がその特定個数より少ない場合でも、キャビティー部の数だけ鋳造せざるを得ず、必要以上の個数の鋳物を鋳造してしまうことがあった。
【０００８】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、安価で、自由度の高い鋳物の鋳造方法及びその鋳造方法に用いる鋳造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の鋳物の鋳造方法は、溶湯充填が可能な鋳造空間を形成する型構造物と、
この型構造物とは別途に設けられ、当該型構造物と接続して型構造物の鋳造空間に溶湯を供給するランナーと
を備え、
前記ランナーが分割可能な構造を有すると共に、前記型構造物が複数部材の組立構造を有し、かつ型構造物を構成する部材が鋳枠及び鋳型を含み、これらの部材のうちの鋳枠に囲われた鋳造空間内に載置される鋳型が崩壊性材料からなり、
該鋳枠に、該ランナーの開口に接続して溶湯を鋳造空間に導く開口部が形成され、
該鋳型が、鋳枠の開口部に対向する側に設けられた一方の開口と該開口とは反対側に設けられた他方の開口とに通じる貫通孔であって、ランナーの開口及び鋳枠の開口部から鋳造空間に向かう溶湯の一部を該貫通孔の一方の開口から案内し他方の開口から吐出することで当該鋳造空間内で溶湯を導く、貫通孔を有する
鋳造装置を用いて、鋳物を鋳造することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の鋳物の鋳造方法は、溶湯充填が可能な鋳造空間を形成する型構造物と、
この型構造物とは別途に設けられ、当該型構造物と接続して型構造物の鋳造空間に溶湯を供給するランナーと
を備え、
前記ランナーが分割可能な構造を有すると共に、前記型構造物が複数部材の組立構造を有し、かつ型構造物を構成する部材が鋳枠及び鋳型を含み、これらの部材のうちの鋳枠に囲われた鋳造空間内に載置される鋳型が崩壊性材料からなり、
前記ランナーと接続する前記型構造物を複数個備える鋳造装置を用いて、同一鋳物を多数個同時に鋳造する際に、
鋳枠や鋳型の予熱温度、熱容量、熱伝導率、鋳型の密度、冷却条件から選ばれる鋳造条件のうちの一つ以上を、型構造物ごとに異なる鋳造条件で鋳造することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の鋳物の鋳造装置は、溶湯充填が可能な鋳造空間を形成する型構造物と、
この型構造物とは別途に設けられ、当該型構造物に連結して型構造物の鋳造空間に溶湯を供給するランナーと
を備え、
前記ランナーが分割可能な構造を有すると共に、前記型構造物が複数部材の組立構造を有し、かつ型構造物を構成する部材が鋳枠及び鋳型を含み、これらの部材のうちの鋳枠に囲われた鋳造空間内に載置される鋳型が崩壊性材料からなり、
該鋳枠に、該ランナーの開口に接続して溶湯を鋳造空間に導く開口部が形成され、
該鋳型が、鋳枠の開口部に対向する側に設けられた一方の開口と該開口とは反対側に設けられた他方の開口とに通じる貫通孔であって、ランナーの開口及び鋳枠の開口部から鋳造空間に向かう溶湯の一部を該貫通孔の一方の開口から案内し他方の開口から吐出することで当該鋳造空間内で溶湯を導く、貫通孔を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の鋳物の鋳造方法によれば、ランナーが型構造物とは別途に設けられているので、鋳造しようとする鋳物を変更するときは、型構造物の変更だけで済む。したがって、鋳造の自由度が高く、安価に鋳物を鋳造することが可能となる。そのため、本発明が精密鋳造鋳物製作に持つ意義は極めて大きいと言える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ランナーの模式的な分解図である。
【図２】キャビティーモジュールの模式的な分解図である。
【図３】実施形態の鋳造装置の模式図である。
【図４】キャビティーモジュールの模式的な断面図である。
【図５】実施形態の鋳造装置の模式図である。
【図６】実施形態の鋳造装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の鋳物の鋳造方法の第１実施形態を、図面を用いつつ具体的に説明する。
【００１８】
図１に、本発明の第１実施形態の鋳造方法に用いる鋳造装置を構成するランナー１の分解図を示す。同図（ａ）はランナー１の模式的な平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線視の断面図、同図（ｃ）は、同図（ａ）のｃ−ｃ線視の断面図である。図１のランナー１は、定盤２上の溝２ａに嵌め合わされて固定されていて、溶湯が流れる溝１１ａが形成されたランナー下部１１と、このランナー下部１１の上側に設けられるランナー上部１２とに分割可能に構成されている。このランナー１の長手方向の一端部には、ランナー１に溶湯を導くシュート３を接続可能なスプルー４が設けられている。また、ランナー１の側面には、図２を用いて以下に述べるキャビティーモジュール５に対応した開口１３が設けられていて、この開口１３から溶湯がキャビティーモジュール５に案内される。
【００１９】
図２には、本発明の第１実施形態の鋳造方法に用いる鋳造装置を構成する型構造物としてのキャビティーモジュール５の模式的な分解図を示す。同図（ａ）はキャビティーモジュール５の模式的な平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線視の断面図、同図（ｃ）は、同図（ａ）のｃ−ｃ線視の断面図である。図２に示すキャビティーモジュール５は、重力鋳造に用いるキャビティーモジュールの例であって、定盤２上に設けられる見切り枠５１と、この見切り枠５１上に立設され四方を囲む鋳枠５２〜５５と、鋳枠５２〜５５の上部に設けられた押湯枠５６とを備えると共に、この鋳枠５２〜５５により囲まれた空間内に載置され、鋳造する鋳物の特定部分の形状を付与する鋳型５７を備えている。また、鋳枠５５には、ランナー１の開口１３と接続する開口部５５ａが形成されていて、この開口部５５ａから溶湯が鋳枠５２〜５５内のキャビティーに導入される。
【００２０】
図３に、図１に示したランナー１と、図２に示したキャビティーモジュール５とを組み合わせてなる鋳造装置１０を、模式的な平面図（図３（ａ））及び、同図（ａ）のｂ−ｂ線視の断面図（同図（ｂ））、同図（ａ）のｃ−ｃ線視の断面図（同図（ｃ））で示す。なお、図３において、図１及び図２に示した部材と同一の部材については同一の符号を付してあり、以下では既に述べた説明と重複する説明は省略する。
【００２１】
図３の鋳造装置１０は、定盤２上でキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆの合計６個のキャビティーモジュールを備えている。これらのキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆは、ランナー１を挟んで対称の向きになり、図２に示したキャビティーモジュール５と同一構成を有して、ランナー１の両側に、このランナー１の開口１３と各キャビティーモジュールの鋳枠５５の開口部５５ａとが位置合わせされて、ランナー１の流路に沿って配設されている。
【００２２】
本実施形態は、鋳造に用いるランナー１を、キャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆとは別途に設けた構造とし、このランナー１の開口１３をキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆの鋳枠５５の開口部５５ａと接続していることから、ランナー１又はキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆのいずれかを変更する必要が生じた場合は、そのランナー１又はキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆのみを交換すればよい。したがって、従来のようにランナー部を含む新たな型構造物を製作する必要がなく、ランナー１、キャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆを繰り返して使用することができる。
【００２３】
また、ランナー１の構造は変えずに、キャビティーモジュール５を別の鋳造空間を具備するキャビティーモジュールに変更することができ、これにより、コストミニマムで多品種鋳造が可能になる。
【００２４】
また、鋳型５７の形状を異ならせる等により、鋳造空間の形状を異ならせた以外は同じ構成を有するキャビティーモジュール５を複数個で用意して、それらのキャビティーモジュールをランナー１に接続することにより、多種の鋳物を同時に鋳造することができる。
【００２５】
更に、キャビティーモジュールはランナー１にキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆのうちいずれか一個のみを接続してもよいし、図３に示したようにキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆの合計６個をランナー１に接続してもよい。ランナー１に複数個のキャビティーモジュールを接続することにより、複数個の鋳物を同時に鋳造することができる。なお、キャビティーモジュールを複数個接続する場合、図示したような合計６個をランナー１に接続する場合に限られず、定盤２上に載置してランナー１に接続できる範囲で２〜５個をランナー１に接続してもよい。
【００２６】
鋳物の鋳造個数は、ランナー１に取り付けるキャビティーモジュールの数を増減させることで調整可能であり、つまり、鋳造する必要のある数だけランナー１にキャビティーモジュール５を接続することにより、従来のように不要な数の鋳物を鋳造する必要がない。なお、鋳造個数の増減は、ランナー１に取り付けるキャビティーモジュールの数を増減させることの他、ランナー１の開口１３に着脱可能な蓋を取り付けることによっても行うことができる。
【００２７】
また、ランナー１がランナー下部１１とランナー上部１２とに分割可能な構造を有しており、また、キャビティーモジュール５が複数部材、すなわち、見切り枠５１と、鋳枠５２〜５５と、押湯枠５６と、鋳型５７との組立構造を有することから、鋳造後の型バラシが容易で、型バラシ後は各部材を再セットアップすることで、再鋳造も可能である。
【００２８】
なお、ランナー１の溝１１ａ、鋳枠５５及びその開口５５ａ、ランナー上部１２には、鋳物が収縮した後でも、型バラシを容易に行なえるようにするための傾斜部（抜け勾配）を設けることが好ましい。
【００２９】
また、図１〜３では図示を省略してあるが、ランナー１の内部の一部に、ランナー１の流路の断面積を局所的に絞り込む堰を設置することができ、これにより、該当部位でランナーの鋳造収縮を吸収し、自発的に破断して、鋳造収縮による過大な歪発生を減じることができる。
【００３０】
更に、ランナー１の内面や鋳枠５５Ａ〜５５Ｆの内面は、必要に応じて断熱シートで被覆することも可能である。これにより、湯流れを確保し、鋳物の指向性凝固を制御しやすくなる。
【００３１】
型構造物としてのキャビティーモジュール５は、非崩壊性材料からなる構成とすることができる。非崩壊性材料の代表的なものは、各種鋼材、ニッケル合金材、セラミック材が挙げられる。
【００３２】
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、型構造物としてのキャビティーモジュールを構成する少なくとも一部の部材が、崩壊性材料からなるものである。
【００３３】
図４に、かかる一部の部材が、崩壊性材料からなるキャビティーモジュール６の模式的な断面図を示す。図４（ａ）と同図（ｂ）とは、互いに直交する方向で切断している縦断面図である。このキャビティーモジュール６は、重力鋳造に用いるキャビティーモジュールの例であって、定盤２上に設けられる見切り枠６１と、この見切り枠６１上に立設され四方を囲む鋳枠６２〜６５と、鋳枠６２〜６５の上部に設けられた押湯枠６６とを備えると共に、この鋳枠６２〜６５により囲まれた空間内に載置され、鋳造する鋳物の特定部分の形状を付与する鋳型６７を備えている。このキャビティーモジュール６は、図３に示したキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆの代わりにランナー１と接続して鋳造装置を構成する。キャビティーモジュール６の鋳枠６５には、ランナー１の開口１３と接続する開口部６５ａが形成されていて、この開口部６５ａから溶湯が鋳枠６２〜６５内のキャビティーに導入される。
【００３４】
本実施形態では、キャビティーモジュール６の構成部材のうち、鋳型６７が崩壊性材料よりなる。従来の鋳造装置では、ランナー部及びキャビティー部が、一つの型構造物（鋳型、鋳枠）内に一体的に形成されていることから、非崩壊性型（鋼材型など）と崩壊性型（石膏型など）とを組み合せて使用することが困難であった。これに対してランナー１とキャビティーモジュール６とが別途に設けられて、かつ、型構造物が複数部材の組立構造を有する本実施形態では、キャビティーモジュール６の構成部材の一部の鋳型６７を崩壊性材料で構成することができる。
【００３５】
本実施形態において、鋳型６７が崩壊性材料よりなることにより、鋳物にアンダーカット形状（抜け勾配が逆になる形状）を付与することができ、よって鋳造する鋳物の形状の自由度が飛躍的に向上する。
【００３６】
図４では、鋳枠６２〜６５を、図３に示した鋳枠５２〜５５と異なる形状としているが、鋳枠５２〜５５と同様の形状として、鋳型６７のみ異なる形状のものを用いることも可能である。
【００３７】
また、鋳型６７のみならず、鋳枠６２〜６５に崩壊性材料を用いても当然よい。
【００３８】
崩壊性材料の代表的なものは、樹脂や水ガラス混練砂、石膏、各種鋳造用セラミック鋳型材が挙げられる。
【００３９】
本実施形態により崩壊性材料を型構造物に用いる場合、この崩壊性材料の材質又は鋳造条件によっては、崩壊性材料内に存在する空気が、鋳造入熱で膨張し、その結果、湯廻り不足欠陥や、キライ（吹かれ）欠陥、ブローホール欠陥といった、鋳造欠陥を発生させるおそれがある。この鋳造欠陥を防止するには、崩壊性材料からなる部材に対して負圧を印加することが好ましい。これには、図５に示す以下のような方法を用いればよい。
【００４０】
図５に負圧を印加可能な鋳造装置２０の模式的な断面図を示す。この断面図における図５（ａ）と同図（ｂ）とは、互いに直交する方向で切断している縦断面図である。なお、図５において、既に説明したのと同じ部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
【００４１】
図５において、キャビティーモジュール６Ａ〜６Ｆは、図３に示したキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆの代わりにランナー１と接続して鋳造装置２０を構成する。ランナー１が載置される定盤２に、キャビティーモジュール６Ａ〜６Ｆにそれぞれ対応する吸引孔２１が形成されていて、定盤２の下面には減圧チャンバー２２が取り付けられている。減圧チャンバー２２には、図示しない排気装置と接続する排気孔２３が設けられている。
【００４２】
キャビティーモジュール６Ａ〜６Ｆの構成部材のうち、見切り枠６８は、その厚さ方向に貫通する吸引孔６８ａを有している。見切り枠６８以外は図４のキャビティーモジュール６と同じ構成である。
【００４３】
図５の鋳造装置２０は、排気孔２３と接続する排気装置（図示せず）により排気することにより減圧チャンバー２２内を負圧にし、この減圧チャンバー２２と連通する定盤２の吸引孔２１内及び見切り枠６８の吸引孔６８ａ内を負圧にする。これにより、ランナー１やキャビティーモジュール全体を減圧雰囲気にすることなく、見切り枠６８の吸引孔６８ａと接する鋳型６７に負圧を印加することができ、よって鋳造欠陥を減少させることが可能になる。
【００４４】
次に本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、崩壊性材料からなる部材が、ランナーから型構造物の鋳造空間に向かう溶湯の一部を案内してランナーとは他の位置から当該鋳造空間内に溶湯を導く貫通孔を有するものである。
【００４５】
図６に崩壊性材料よりなる鋳型６７が、貫通孔６７ａを有するものである鋳造装置３０の模式的な断面図を示す。この断面図における図６（ａ）と同図（ｂ）とは、互いに直交する方向で切断している縦断面図である。なお、図６において、既に説明したのと同じ部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
【００４６】
図６において、キャビティーモジュール６Ｇ〜６Ｌは、図３に示したキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆの代わりにランナー１と接続して鋳造装置３０を構成する。キャビティーモジュール６Ｇ〜６Ｌの構成部材のうち、鋳型６７は、ランナー１からキャビティーモジュールのそれぞれの鋳造空間に向かう溶湯の一部を案内してランナー１とは他の位置から当該鋳造空間内に溶湯を導く貫通孔６７ａを有している。また、鋳枠のうち、開口部６５ａを有する鋳枠６５と対向する鋳枠６９は、貫通孔６７ａから導かれる溶湯を流出可能なように凹部６９ａが形成されている。これらの鋳型６７及び鋳枠６９以外は、図４のキャビティーモジュール６と同じ構成である。
【００４７】
崩壊性材料からなる鋳型６７の内部に、鋳枠６５の開口部６５ａ又はランナー１に直結でき、他の部位から溶湯を吐出できるトンネル構造（トンネルランナー）としての貫通孔６７ａを形成することにより、この鋳型６７の内部に新たなランナーを形成し、単位時間当たりの鋳造空間内への溶湯流量を増加させることができ、また、溶湯が鋳型６７表面を走る距離の短縮を行うことができる。
【００４８】
これをより詳しく説明すると、一般に、キャビティー（鋳造空間）内への溶湯充填は、鋳枠の開口部（ゲート）の位置、溶湯が鋳型表面を走る長さ、単位時間当たりの溶湯流量、溶湯温度、鋳枠・鋳型温度、溶湯の粘性と言った諸元に大きく左右される。従来、最初に設定したランナーやゲートの方案で、キャビティー内への溶湯充填がうまく行かなかった場合、ランナー構造を変更することで対応することが多かった。しかし、この方法は、新たにランナー部を作り直さなければならないと言う手間がかかる。また、ランナーに設計のミスがあって、このランナー構造により湯廻り不足欠陥等を生じてキャビティー内に溶湯を充填することが困難となった場合に、従来のランナーとキャビティーとが一体で構成された型構造物では、キャビティー構造の設計にミスがなくても、そのランナーとキャビティーとが一体で構成された型構造物を改造して、ランナー構造そのものを変更しなければならなかった。
【００４９】
これに対して、図６に示した鋳造装置３０では、崩壊性材料からなる鋳型６７の内部に貫通孔６７ａでランナー構造を構築することで、ランナーや鋳枠を大幅に変更すること無く、湯流れ特性を改善することができる。
【００５０】
なお、鋳型６７がトンネルランナーとしての貫通孔を具備していない場合、鋳枠開口部（ゲート）から遠い側の鋳枠の部位で、左右に分かれて流れた溶湯がぶつかり、この部位で湯境欠陥、湯廻り不足欠陥を発生させる場合もあり得る。しかし、本実施形態は、鋳型６７が貫通孔６７ａを具備して、溶湯の吐出が、湯境欠陥、湯廻り不足欠陥発生の可能性のある部位から行われるため、これらの鋳造欠陥の発生を効果的に防止することができるのである。
【００５１】
図６に示した鋳造装置３０にも、図５に示した鋳造装置のように、定盤２に吸引孔２１を形成したり、減圧チャンバー２２を取り付けたり、キャビティーモジュールの見切り枠６８にその厚さ方向に貫通する吸引孔６８ａを具備させたりすることができる。
【００５２】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、同一鋳物を多数個同時に鋳造する際に、型構造物ごとに異なる鋳造条件で鋳造するものである。これは図３に示す鋳造装置においては、キャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆで、異なる鋳造条件で鋳造することで実現できる。
【００５３】
一般に、鋳物の鋳造方案設定に際しては、過去の鋳造実績や、湯流れ・凝固シミュレーションによる、鋳造欠陥発生予測、及びその対策を検証した後、最適鋳造方案を決定すると言う過程を踏む。しかしながら、実際に鋳造試験してみないと検証できない鋳造欠陥が存在しているのも事実である。
【００５４】
また、鋳物の鋳造収縮に際しては、適切なシミュレーションソフトウェアすら存在しないのが現状であるため、収縮率の設定や、鋳造条件制御による鋳物の鋳造収縮制御は、実際に鋳造試験をしてみないと、正確な諸元を得ることができない。
【００５５】
更に、従来の型構造物は、複数のキャビティーが一つの型構造物内に作りこまれているため、複数個のキャビティーのうちの全てのキャビティーについて、同じ条件でしか鋳造できなかった。これにより、型の予熱温度、熱容量設定、冷却条件等を最適化するのに、条件を異ならせた複数の鋳造を行う必要があるところ、鋳造実験を複数回行って検証することが必要であった。
【００５６】
これに対して本実施形態では、この実際の鋳造試験を極小の回数で対応することができる。より詳しく述べると、本実施形態は、キャビティーがキャビティー毎にキャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆのようにモジュール化（独立区画化）されていることから、各キャーティーモジュールの鋳枠や鋳型の予熱温度や、熱容量、熱伝導率、鋳型の密度、冷却条件といった、湯流れ、凝固、冷却に影響を及ぼす主要諸元をキャビティーモジュール毎に意図的に変化させ、これにより１回の鋳造試験で，複数の諸元変更試験を同時に行なうことができる。
【００５７】
例えば、図３のように、１回の鋳造で６個のキャビティーモジュールでの６個の鋳物を同時に鋳造する方案の場合、キャビティーモジュール５Ａ〜５Ｆで、それぞれ異なる鋳枠予熱温度や、鋳枠材質、鋳枠重量（冷し金重量）を用いて鋳造試験を１回行い、該当鋳物１〜６の鋳造欠陥、寸法精度特性を評価し、製品鋳造での鋳造欠陥、寸法精度特性を最適化できる鋳造条件を決定することができる。この例のような場合、従来法では６回の鋳造試験を行なわなければならなったことと比べると、極小の鋳造試験回数で、最適鋳造条件を決定することができる。
【実施例】
【００５８】
（共通条件）
アルミ合金ＡＣ７Ａ  （Ａｌ−５％Ｍｇ合金）よりなるタイヤ成型用金型の鋳造を行った。鋳造装置は、図４に示す形状の鋳造空間を有するキャビティーモジュールを、図３に示すようにランナー１の両側に合計６個を配設したものを用いた。鋳造装置の構成部材の材料は次のとおりであった。
【００５９】
ランナー、定盤、鋳枠：Ｓ４５Ｃ  （炭素鋼）、
ランナー及びゲート部の断熱材：新日鐵化学株式会社、２ｍｍ厚  ＳＣペーパー１２６０Ｉ、
スプルー：ノリタケ  Ｇ−６  非発泡石膏、
シュート：ＳＵＳ３０４
シュート内断熱材：新日鐵化学株式会社  ５インチＳＣスリーブ
鋳型：Ｓ４５Ｃ  （炭素鋼）  又はノリタケ  Ｇ−６  非発泡石膏、
鋳物材料：アルミ合金  ＡＣ７Ａ  （Ａｌ−５％Ｍｇ合金）
【００６０】
以下に述べる実施例１〜４の鋳造は全て大気雰囲気中で、重力鋳造方式（坩堝からの溶湯落下、流し込み注湯方式）で行った。
【００６１】
（実施例１）
上記の共通条件のキャビティーモジュール、ランナーを用い、鋳型に非崩壊性材料であるＳ４５Ｃ（炭素鋼）を用い、鋳枠及び鋳型予熱温度を２５０℃とし、鋳込み開始温度を６８０℃として鋳造することで、健全なタイヤ金型加工用アルミ鋳物素材を製作することができた。
【００６２】
鋳込み完了後、約９０分で鋳物を型バラシし、鋳型、鋳枠を再セットすることで、２回目の鋳物の鋳造が可能となった。（鋳枠・鋳型の再予熱不用で、鋳造可能であった。）
【００６３】
（実施例２）
上記の共通条件のキャビティーモジュール、ランナーを用い、鋳型に崩壊性材料であるノリタケ  Ｇ−６  非発泡石膏（鋳型乾燥密度：１．２ｇ／ｃｍ３）を用い、鋳枠及び鋳型予熱温度を１５０℃とし、鋳込み開始温度を６８０℃とし、更に図５に示す構成により鋳造時に鋳型に減圧を０．４気圧付与して鋳造することで、健全なタイヤ金型加工用アルミ鋳物素材を製作することができた。但し、鋳造されたタイヤ金型加工用アルミ鋳物素材について、ゲート部から最も遠い部位の鋳枠接触面部には、製品品質上問題ではないが、若干の湯境が発生していた。
【００６４】
（実施例３）
実施例２と概略同条件で、かつ、図６に示す石膏鋳型内部に２本の貫通孔（トンネルランナー）を形成した状態で、負圧をかけつつ鋳造したところ、鋳物の鋳枠接触面部に湯境欠陥の無い、健全なタイヤ金型用アルミ合金精密鋳造鋳物を得ることができた。
【００６５】
（実施例４）
上記の共通条件のキャビティーモジュール、ランナーを用い、鋳型に崩壊性材料であるノリタケ  Ｇ−６  非発泡石膏を用い、石膏鋳型の寸法拡大率を１．０１３６８（鋳造収縮率１３．５／１０００）とし、鋳込み開始温度を６８０℃とし、更に図５に示す構成により鋳造時に鋳型に減圧を０．４気圧付与して、かつ、６個のキャビティーモジュール６Ａ〜６Ｆについて、鋳型乾燥密度及び鋳型・鋳枠悪予熱温度を表１に示すようにキャビティーモジュール毎に異ならせて鋳造することで、鋳物寸法が最も良くなる鋳造条件を導出することにした。
【００６６】
【表１】
0005619415.tif 000002
【００６７】
これらの鋳物を寸法精度評価したところ、モジュール６Ａの鋳造収縮率が最も設定値に近く、かつ、鋳物意匠面形状の凹凸の少ないものとなった（鋳造収縮率平均  １３．８／１０００、凹凸量０．２ｍｍ以内）。
【００６８】
これにより、１回の鋳造試験で最適鋳造条件を絞り込むことができた。
【符号の説明】
【００６９】
１  ランナー
２  定盤
３  シュート
４  スプルー
５、５Ａ〜５Ｆ  キャビティーモジュール
６、６Ａ〜６Ｇ  キャビティーモジュール
１１  ランナー下部
１２  ランナー上部
２１  吸引孔
２２  減圧チャンバー
【図１】
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【図２】
0005619415.tif 000004
【図３】
0005619415.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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